Съдържание
Когато седите на плажа, синьото небе, което виждате, топлината, която чувствате и вълните, които чувате, имат своя източник в енергията на слънчевата светлина.Фотоволтаичните слънчеви клетки са начин за превръщане на енергията в слънчевата светлина в нещо различно от приятен ваканционен ден. Слънчевите клетки преобразуват енергията в слънчевата светлина в електрическа. Ефективността на слънчевата клетка е съотношението на количеството произведена от нея електрическа енергия към количеството слънчева енергия, което я поразява.
Ефективност
Ефективността на всеки процес е мярка за това колко добре работи процесът. Тоест, колко усилия трябва да положите, за да получите резултат. Понякога ефективността е трудна за определяне, но за слънчевите клетки е относително лесно. Входът към слънчевата клетка е слънчевата светлина, а изходът е електричество. По-конкретно, входът е енергия от слънчевата светлина, а изходът е енергия в електрони.
Фотони и светлина
На фундаментално ниво светлината се състои от миниатюрни пакети енергия, наречени фотони. Във всеки момент през деня милиарди фотони взаимодействат със слънчева клетка. Тези фотони носят различни количества енергия, в зависимост от цвета им. Някои фотони отразяват слънчевата клетка, някои преминават през нея, а някои се абсорбират. Съдбата на всеки даден фотон зависи от неговата енергия - или, което е еквивалентно, от цвета му. Невъзможно е да се предвиди със сигурност поведението на всеки един конкретен фотон, но е възможно да се изчисли вероятността от взаимодействие.
Поглъщане на светлина
По-голямата част от слънчевите клетки са направени от полупроводници. Една от характеристиките на полупроводниците са енергийните структури, наречени "ленти". Електроните от долната страна на лентата са захванати на мястото си, докато електроните, които получават енергийно усилване до високата страна на лентата, са свободни да се движат - включително да могат да се измъкнат изцяло от полупроводника и да станат полезни в електрическите вериги , Фотоните, които носят енергия, близка до размера на честотната лента в слънчевата клетка, са най-вероятно да бъдат погълнати. За да изчислите ефективността, е необходимо да умножите енергията на всеки фотон по неговата вероятност да бъде погълната и вероятността да го превърне от слънчевата клетка в електрическа верига. Това е доста сложно изчисление.
измерване
Изчисляването на ефективността от първите принципи е тромаво, но ако имате правилните инструменти за измерване, можете да направите изчислението по-лесно. С радиометър можете да измервате плътността на мощността при слънчева светлина. Умножаването на плътността на мощността по площта на слънчевата клетка осигурява измерване на слънчевата енергия, постъпваща в соларната клетка. Вие предприемате следващата стъпка, като свързвате верига с променлив резистор, датчик за ток и сензор за напрежение. Електрическата енергия е продукт на тока и напрежението и се променя в зависимост от количеството натоварване, което соларната клетка кара. Така вие променяте съпротивлението, изчислявайки мощността на всяка стъпка и намирате максималната точка на мощност. Разделете максималната електрическа мощност на входа на слънчевата енергия и ще имате ефективността на соларните клетки.